Desde PCB world, 19 de marzo de 2021

Ao facer o deseño de PCB, moitas veces atopamos varios problemas, como a correspondencia de impedancia, regras EMI, etc. Este artigo recompilou algunhas preguntas e respostas relacionadas cos PCB de alta velocidade para todos e espero que sexa útil para todos.

1. Como considerar a correspondencia de impedancia ao deseñar esquemas de deseño de PCB de alta velocidade?
Ao deseñar circuítos de PCB de alta velocidade, a correspondencia de impedancia é un dos elementos de deseño.O valor de impedancia ten unha relación absoluta co método de cableado, como camiñar na capa superficial (microstrip) ou na capa interna (stripline/dobre stripline), a distancia desde a capa de referencia (capa de potencia ou capa de terra), ancho de cableado, material de PCB , etc. Ambos afectarán ao valor de impedancia característico da traza.

É dicir, o valor de impedancia só se pode determinar despois do cableado.Polo xeral, o software de simulación non pode ter en conta algunhas condicións de cableado descontinuo debido á limitación do modelo de circuíto ou do algoritmo matemático utilizado.Neste momento, só se poden reservar no diagrama esquemático algúns terminadores (terminación), como a resistencia en serie.Aliviar o efecto da discontinuidade na impedancia da traza.A verdadeira solución ao problema é tratar de evitar descontinuidades de impedancia ao cablear.

2. Cando hai varios bloques de funcións dixitais/analóxicos nunha placa PCB, o método convencional é separar a terra dixital/analóxica.Cal é a razón?
A razón para separar a terra dixital/analóxica é porque o circuíto dixital xerará ruído na potencia e no chan ao cambiar entre potenciais altos e baixos.A magnitude do ruído está relacionada coa velocidade do sinal e a magnitude da corrente.

Se o plano de terra non está dividido e o ruído xerado polo circuíto de área dixital é grande e os circuítos de área analóxica están moi próximos, aínda que os sinais de dixital a analóxico non se crucen, o sinal analóxico seguirá sendo interferido polo chan. ruído.É dicir, o método de dixital a analóxico non dividido só se pode utilizar cando a zona do circuíto analóxico está lonxe da área do circuíto dixital que xera ruído grande.

3. No deseño de PCB de alta velocidade, que aspectos debe considerar o deseñador as regras de EMC e EMI?
Xeralmente, o deseño EMI/EMC debe considerar os aspectos radiados e conducidos ao mesmo tempo.O primeiro pertence á parte de frecuencia máis alta (>30MHz) e o segundo é a parte de frecuencia máis baixa (<30MHz).Polo tanto, non podes só prestar atención á alta frecuencia e ignorar a parte de baixa frecuencia.

Un bo deseño EMI/EMC debe ter en conta a localización do dispositivo, a disposición da pila de PCB, o método de conexión importante, a selección do dispositivo, etc. ao comezo do deseño.Se non hai mellor arranxo previamente, resolverase despois.Conseguirá o dobre do resultado coa metade do esforzo e aumentará o custo.

Por exemplo, a localización do xerador do reloxo non debe estar o máis preto posible do conector externo.Os sinais de alta velocidade deben ir á capa interna na medida do posible.Preste atención á adaptación da impedancia característica e á continuidade da capa de referencia para reducir as reflexións.A taxa de variación do sinal empuxado polo dispositivo debe ser o menor posible para reducir a altura.Os compoñentes de frecuencia, ao elixir capacitores de desacoplamento/bypass, presten atención a se a súa resposta en frecuencia cumpre os requisitos para reducir o ruído no plano de potencia.

Ademais, preste atención ao camiño de retorno da corrente de sinal de alta frecuencia para que a área do bucle sexa o máis pequena posible (é dicir, a impedancia do bucle o máis pequena posible) para reducir a radiación.O chan tamén se pode dividir para controlar o rango de ruído de alta frecuencia.Finalmente, escolla correctamente a terra do chasis entre a PCB e a carcasa.

4. Ao facer placas de PCB, para reducir as interferencias, debe o fío de terra formar unha forma de suma pechada?
Ao facer placas PCB, a área do bucle xeralmente redúcese para reducir as interferencias.Ao colocar a liña do chan, non se debe colocar nunha forma pechada, pero é mellor organizala en forma de rama e aumentar a área do chan o máximo posible.

5. Como axustar a topoloxía de enrutamento para mellorar a integridade do sinal?
Este tipo de dirección do sinal de rede é máis complicado, porque para sinais unidireccionais, bidireccionais e sinais de diferentes niveis, as influencias da topoloxía son diferentes e é difícil dicir que topoloxía é beneficiosa para a calidade do sinal.E cando se fai a simulación previa, que topoloxía usar é moi esixente para os enxeñeiros, xa que require a comprensión dos principios dos circuítos, dos tipos de sinal e mesmo da dificultade de cableado.

6. Como tratar o deseño e a fiación para garantir a estabilidade dos sinais por riba dos 100M?
A clave para o cableado de sinal dixital de alta velocidade é reducir o impacto das liñas de transmisión na calidade do sinal.Polo tanto, a disposición dos sinais de alta velocidade por riba dos 100 M require que os trazos do sinal sexan o máis curtos posible.Nos circuítos dixitais, os sinais de alta velocidade defínense polo tempo de retardo de subida do sinal.

Ademais, diferentes tipos de sinais (como TTL, GTL, LVTTL) teñen diferentes métodos para garantir a calidade do sinal.